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面向大批量定制的敏捷产品配置与柔性生产控制的研究

作　者: 李涛
导　师: 谭建荣
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 大批量定制产品功能结构单元产品族模型配置模板敏捷供需链管理生产管理特征映射层次分析法
分类号: TH165
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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引　用: 20次
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内容摘要

本文在探讨了大批量定制的相关技术的基础上，较为系统地研究了大批量定制下，配置产品的建模、表达和执行控制的理论与方法。试图能够在设计、制造和销售服务等产品生命周期的全过程建立起面向大批量定制的集成信息系统。本文重点研究了产品族建模的方法和实现技术，研究了客户需求驱动的产品配置设计的方法，研究了如何组建敏捷供需链并实现客户、制造商和供应商之间的信息交换，给出了敏捷供需链中生产运作管理的相关技术及应用方法。本文的研究不仅具有重要的理论价值，而且在工程实践中也体现了一定的实用价值。第一章在阐述制造企业环境的变化与面临问题的基础上，指出了大批量定制生产模式出现的原因和其特点。详细分析了大批量定制生产中产品族建模技术、面向敏捷供需链的企业重组技术和大批量定制的生产管理等方面的研究现状。指出了现有研究的不足，提出了亟待解决的问题。提出了面向MC的信息系统的基本结构框架，给出了相关各分系统的信息集成和功能集成的问题。最后给出了本文主要研究内容、技术路线和论文的组织结构。第二章针对大批量定制中产品族结构的特点，给出了采用面向对象技术的产品功能结构单元的定义，并提出了产品功能结构树为核心、产品功能结构单元与零部件族建立实例化关联的产品族结构模型。针对模型的实现和信息集成，提出了基于产品特征分离的BOM结构和产品功能结构BOM与配置产品BOM分离策略的模型实现方法，并对具体的产品族模型实现技术做了详细地研究。第三章针对大批量定制生产的配置设计信息表达，研究了采用复合知识表示法建立机械产品的配置规则信息知识库的方法。提出了基于知识和产品功能结构单元的产品族配置模板，并以此为基础，给出了产品族的配置信息模型。对客户需求干涉的判断，给出了冲突度和协同度的定义规则。提出了基于客户需求映射和层次分析法的产品族配置模板的配置求解的基本算法，实现产品配置模板的配置设计过程。第四章提出了面向配置产品的敏捷供需链模型，将客户配置管理与供需链管理集成，充分利用联盟企业的设计、制造资源，以增加企业产品多样性、降低产品成本、缩短产品交付时间。对于客户与制造企业以及制造企业之间如何进行面向MC的敏捷供需链的组织和运作，提出基于WEB的定单配置系统框架，并提出了采用ISP形式的敏捷供需链构建方案，探讨了ISP代理的应用构建框架和处理业务。第五章指出了实现大批量定制生产的成本和速度要求，不仅仅是产品设计方法学的问题，如何在生产过程中控制和优化配置产品的执行也是关键手段。提出了MC生产环境下的MRPⅡ／JIT混合的生产管理系统的基本框架，并重点讨论了主生产计划、物料需求计划和车间作业控制的相关技术。提出了联盟企业的随机MPS方法、基于瓶颈工序的车间作业计划编制算法和动态调度的策略。第六章介绍了在本文理论研究的基础上，开发的产品配置设计应用系统和柔性生产管理浙江大学博士学位论文:面向大批量定制的敏捷产品配置与柔性生产控制的研究系统，介绍了系统的结构特点和主要模块的功能，部分实现了关于面向MC的集成信息管理系统的构想，验证了本文理论的有效性。第七章对全文进行了总结，并展望了今后的研究工作。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-32
  1.1 课题背景  12-16
    1.1.1 制造业生产模式的演变  12-13
    1.1.2 现代制造业所面临的主要问题与大批量定制的出现  13-16
  1.2 大批量定制生产模式的研究现状  16-20
    1.2.1 大批量定制下产品设计开发技术与产品建模理论  16-18
    1.2.2 大批量定制生产的企业组织与运作管理  18-20
  1.3 现有面向MC的信息管理技术的不足  20-22
  1.4 大批量定制生产的分类  22-24
  1.5 本文的主要研究内容及技术路线  24-29
    1.5.1 面向大批量定制的信息系统框架  24-26
    1.5.2 本文研究的技术路线  26-27
    1.5.3 本文的主要研究内容  27-29
    1.5.4 本文的研究特色  29
    1.5.5 论文的组织结构  29
  1.6 本章小结  29-32
第二章基于PFSC的产品族功能结构模型  32-56
  2.1 引言  32
  2.2 现有产品族建模方法  32-34
  2.3 产品功能结构树的表达模型  34-45
    2.3.1 面向对象技术与UML建模语言  34-35
    2.3.2 产品功能结构单元  35-42
      2.3.2.1 产品功能结构单元模型  36-39
      2.3.2.2 产品功能结构单元的层次  39-40
      2.3.2.3 产品功能结构单元之间的配置约束关系  40-42
    2.3.3 基于PFSC的产品族结构表达模型  42-45
      2.3.3.1 产品功能结构BOM与配置产品BOM的分离策略  42-43
      2.3.3.2 基于PFSC的产品族表达模型  43-45
  2.4 基于PFSC的产品族功能结构模型的实现技术  45-55
    2.4.1 面向MC的物料清单管理  45-51
      2.4.1.1 大批量定制生产中BOM的特点  45-46
      2.4.1.2 基于零部件特征分离的BOM  46-47
      2.4.1.3 关系数据库中BOM结构的组织形式  47-48
      2.4.1.4 低层代码  48-50
      2.4.1.5 工程更改  50-51
    2.4.2 事物特性表技术  51-53
      2.4.2.1 事物特性表的原理  51-52
      2.4.2.2 事物特性表的建立  52-53
    2.4.3 分类编码规则  53-54
    2.4.4 零部件ABC分析  54-55
  2.5 本章小节  55-56
第三章基于知识的产品族配置信息模型  56-74
  3.1 引言  56-57
  3.2 产品配置设计规则的知识表示  57-64
    3.2.1 框架--产生式规则的知识表达  57-61
    3.2.2 基于事例推理的知识表达  61-64
      3.2.2.1 事例的二级匹配检索方式  62-63
      3.2.2.2 事例库的存储机制  63-64
  3.3 基于配置模板的信息模型  64-73
    3.3.1 配置模板的定义  64-65
    3.3.2 客户需求特征映射  65-70
      3.3.2.1 客户需求调查表  66-67
      3.3.2.2 客户需求的冲突与协同  67-69
      3.3.2.3 特征映射关系矩阵  69-70
    3.3.3 产品配置模板的配置求解  70-73
      3.3.3.1 产品功能结构单元配置算法  70-71
      3.3.3.2 基于层次分析法的子组件选择评价算法  71-73
      3.3.3.3 配置模板的自组织机制  73
  3.4 本章小结  73-74
第四章面向MC的敏捷供需链的组建研究  74-88
  4.1 引言  74-75
  4.2 大批量定制下的敏捷供需链管理  75-79
    4.2.1 面向MC的供需链的敏捷性  75-76
    4.2.2 面向配置产品的敏捷供需链模型  76-77
    4.2.3 联盟企业的选择问题  77-79
  4.3 基于Web的定单配置系统方案  79-84
    4.3.1 基于Web的定单配置系统的应用框架结构  79-81
    4.3.2 配置产品的可视化显示  81-82
    4.3.3 配置定单管理  82-84
  4.4 基于ISP的敏捷供需链组建方案  84-87
    4.4.1 基于ISP的敏捷供需链组建方案的应用框架  84-86
    4.4.2 敏捷供需链的业务处理过程  86-87
  4.5 本章小结  87-88
第五章配置产品生产控制管理的关键技术研究  88-112
  5.1 引言  88
  5.2 大批量定制中配置产品的生产管理  88-91
    5.2.1 MRPⅡ与JIT两种生产方式的混合应用  89-90
    5.2.2 MRPⅡ／JIT混合的生产管理体系框架  90-91
  5.3 大批量定制生产模式下的生产计划编制  91-111
    5.3.1 主生产计划的关键技术与过程模型  92-100
      5.3.1.1 主生产计划在MRPⅡ系统中的作用  92
      5.3.1.2 主生产计划的关键技术  92-96
      5.3.1.3 基于Petri网的MPS过程模型  96-98
      5.3.1.4 MPS的基本算法  98-100
    5.3.2 联盟企业的随机主生产计划方法  100-106
      5.3.2.1 联盟的随机MPS模型  101-102
      5.3.2.2 MPS不确定性的解决  102-103
      5.3.2.3 随机MPS模型的启发式算法  103-104
      5.3.2.4 随机MPS算法示例  104-106
    5.3.3 物料需求计划的编制  106-107
    5.3.4 车间作业的计划编制与调度  107-111
      5.3.4.1 基于瓶颈工序的车间作业计划编制  107-110
      5.3.4.2 车间作业的动态调度  110-111
  5.5 本章小结  111-112
第六章面向MC的集成信息系统的实现  112-136
  6.1 引言  112
  6.2 面向MC的产品配置设计系统  112-125
    6.2.1 系统概述  112-114
    6.2.2 系统的主要功能及实现技术  114-125
      6.2.2.1 产品功能结构树管理  114-116
      6.2.2.2 事物特性表管理  116-117
      6.2.2.3 配置规则管理  117-119
      6.2.2.4 产品匹配计算  119-122
      6.2.2.5 按产品功能结构树配置  122-123
      6.2.2.6 配置产品结构管理  123-125
  6.3 面向MC的生产控制系统  125-135
    6.3.1 系统概述  125-126
    6.3.2 系统的主要功能及实现技术  126-135
      6.3.2.1 主生产计划  126-130
      6.3.2.2 物料需求计划  130-132
      6.3.2.3 车间作业控制  132-135
  6.4 本章小结  135-136
第七章总结与展望  136-138
  7.1 本文的总结  136-137
  7.2 未来工作展望  137-138
参考文献  138-146
攻读博士学位期间发表的学术论文  146-148
攻读博士学位期间发表参与的科研项目  148-150
致谢  150

面向大批量定制的敏捷产品配置与柔性生产控制的研究

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